Combating antimicrobial resistance with lipopeptide biosurfactant produced by newly isolated Bacillus stercosis NT5 and Bacillus subtilis NT5
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि नवनिर्मित *Bacillus stercosis* NT5 और *Bacillus subtilis* NT5 स्ट्रेन से अलग किए गए नवीन लिपोपेपटाइड बायोसरफेक्टेंट्स (LPA2 और LPA3), एंटीमाइक्रोबियल-प्रतिरोधी *Staphylococcus aureus* और *Pseudomonas aeruginosa* का प्रभावी ढंग से मुकाबला करते हुए उनकी प्लाज्मा झिल्लियों को बाधित करते हैं, जो पारंपरिक एंटीबायोटिक दवाओं के विकल्प के रूप में एक आशाजनक तंत्र प्रदान करते हैं।
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द दशकों तक, दुनिया ने संक्रमणों को ठीक करने के लिए एंटीबायोटिक्स नामक दवाओं के एक शक्तिशाली शस्त्रागार पर भरोसा किया, जो कभी लाखों लोगों की जान ले लेते थे। ये दवाएं बैक्टीरिया की मशीनरी के विशिष्ट हिस्सों को लक्षित करके काम करती थीं, जैसे कि वे अपने आनुवंशिक कोड की नकल कैसे करते हैं या अपने प्रोटीन का निर्माण कैसे करते हैं। हालाँकि, बैक्टीरिया अथक उत्तरजीवी होते हैं। समय के साथ, उन्होंने इन हमलों से बचने के लिए अपनी आंतरिक संरचनाओं को बदलने का तरीका सीख लिया, जिससे पुरानी दवाएं बेकार हो गईं। यह बढ़ती समस्या, जिसे एंटीमाइक्रोबियल रेजिस्टेंस (रोगाणुरोधी प्रतिरोध) कहा जाता है, ने डॉक्टरों के पास खतरनाक संक्रमणों से लड़ने के लिए कम उपकरण छोड़ दिए हैं, विशेष रूप से उन कठिन बैक्टीरिया के समूह के खिलाफ जो मानक उपचारों से बच निकलने में सक्षम हैं। एक नए समाधान की खोज ने प्रकृति की ओर रुख किया है, विशेष रूप से बायोसरफेक्टेंट्स (biosurfactants) नामक पदार्थों के एक वर्ग की ओर। पारंपरिक एंटीबायोटिक्स के विपरीत, जो आंतरिक प्रक्रियाओं को लक्षित करते हैं, ये प्राकृतिक यौगिक एक डिटर्जेंट की तरह कार्य करते हैं, जो बैक्टीरिया के बाहरी आवरण पर हमला करते हैं। चूँकि बाहरी आवरण कोशिका की संरचना का एक मौलिक हिस्सा है, इसलिए बैक्टीरिया के लिए इसे बदलना और हमले से बचना बहुत कठिन है।
हाल ही में एक अध्ययन में, इलाहाबाद, भारत के मोतीलाल नेहरू राष्ट्रीय प्रौद्योगिकी संस्थान के शोधकर्ताओं ने पर्यावरण से हाल ही में अलग किए गए दो विशिष्ट प्रकार के बैक्टीरिया का उपयोग करके इस प्राकृतिक रक्षा तंत्र की खोज की। बैसिलस स्टरकोसिसिस (Bacillus stercosis) और बैसिलस सबटिलिस (Bacillus subtilis) के रूप में पहचाने गए इन बैक्टीरिया में पाया गया कि वे अपने स्वयं के अद्वितीय सफाई एजेंट उत्पन्न करते हैं, जिन्हें वैज्ञानिकों ने LPA2 और LPA3 नाम दिया। टीम ने यह देखने के लिए प्रयोग किया कि क्या ये नए एजेंट कुछ सबसे जिद्दी रोगजनक बैक्टीरिया, जिनमें स्टैफिलोकोकस ऑरियस (Staphylococcus aureus) और स्यूडोमोनास एर्गिनोसा (Pseudomonas aeruginosa) शामिल हैं, की सुरक्षात्मक दीवारों को तोड़ सकते हैं। इसका परीक्षण करने के लिए, उन्होंने नियंत्रित वातावरण में बैक्टीरिया को उगाया और नए एजेंटों को पेश किया, और बारीकी से देखते रहे कि क्या हानिकारक बैक्टीरिया मर जाते हैं। उन्होंने एक स्पष्ट तस्वीर पाने के लिए कई अलग-अलग तरीकों का उपयोग किया: एक विधि ने मापा कि तरल कितना धुंधला हो जाता है, दूसरी ने केवल मृत कोशिकाओं को गिनने के लिए एक विशेष चमकते रंग (dye) का उपयोग किया, और तीसरी विधि में जीवित बचे बैक्टीरिया को प्लेटों पर उगाकर उनकी गिनती की गई। उन्होंने बैक्टीरिया की भौतिक संरचना के साथ वास्तव में क्या हुआ, यह देखने के लिए उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाली छवियां लेने हेतु एक शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी का भी उपयोग किया।
परिणामों ने दिखाया कि ये नए एजेंट अत्यधिक प्रभावी थे, लेकिन वे विशिष्ट प्रकार के बैक्टीरिया के विरुद्ध सबसे अच्छा काम करते थे। बैसिलस स्टरकोसिसिस से प्राप्त एजेंट, जिसे LPA2 कहा गया, स्टैफिलोकोकस ऑरियस के विरुद्ध एक शक्तिशाली हथियार साबित हुआ, जो त्वचा और रक्त के संक्रमण का एक सामान्य कारण है। इस एजेंट के उपचार के साथ, बैक्टीरिया का बाहरी झिल्ली क्षतिग्रस्त हो गई, जिससे कोशिकाएं फट गईं और मर गईं। शोधकर्ताओं ने पाया कि बैक्टीरिया को रोकने के लिए इस पदार्थ की बहुत कम मात्रा ही पर्याप्त थी, जिसमें सबसे प्रभावी सांद्रता (concentration) 0.647 मिलीग्राम प्रति मिलीलीटर थी। इसी तरह, बैसिलस सबटिलिस से प्राप्त एजेंट, जिसे LPA3 नाम दिया गया, स्यूडोमोनास एर्गिनोसा के विरुद्ध उल्लेखनीय शक्ति प्रदर्शित करता है, जो अस्पतालों में गंभीर संक्रमण का कारण बनने वाला एक बैक्टीरिया है। यह एजेंट अपने लक्ष्य के विरुद्ध और भी शक्तिशाली था, जिसे बैक्टीरिया के विकास को प्रभावी ढंग से रोकने के लिए केवल 0.323 मिलीग्राम प्रति मिलीलीटर की आवश्यकता थी। दोनों मामलों में, सूक्ष्मदर्शी छवियों ने पुष्टि की कि बैक्टीरिया न केवल कमजोर हुए बल्कि शारीरिक रूप से टूट गए, उनकी सुरक्षात्मक त्वचा ढह गई और उनका आंतरिक भाग बाहर निकल आया।
यह खोज विशेष रूप से महत्वपूर्ण है क्योंकि ये एजेंट उन एंटीबायोटिक्स से भिन्न हैं जिनसे लोग परिचित हैं। पारंपरिक दवाएं अक्सर बैक्टीरिया के आंतरिक कार्यों को रोकने की कोशिश करती हैं, जिससे बैक्टीरिया अंततः उनके प्रति प्रतिरोधी विकसित हो जाते हैं। इसके विपरीत, ये नए बायोसरफेक्टेंट्स एक विलायक (solvent) की तरह कार्य करते हैं, जो उस बाधा को घोल देते हैं जो बैक्टीरिया को जीवित रखती है। चूंकि बाहरी झिल्ली एक बुनियादी संरचनात्मक आवश्यकता है, इसलिए बैक्टीरिया हमले से बचने के लिए इसे आसानी से नहीं बदल सकता। अध्ययन ने यह भी नोट किया कि जबकि ये एजेंट लक्षित बैक्टीरिया के विरुद्ध अत्यधिक प्रभावी थे, वे पेनिबैसिलस थियामिनोलिटिकस (Paenibacillus thiaminolyticus) नामक एक अलग प्रकार के बैक्टीरिया के विरुद्ध प्रभावी नहीं थे, जो यह सुझाव देता है कि ये प्राकृतिक क्लीनर इस बात में चयनात्मक हैं कि वे किस पर हमला करते हैं। शोधकर्ताओं ने अपने निष्कर्षों की तुलना पिछले अध्ययनों से की और पाया कि उनके नए एजेंट अन्य ज्ञात प्राकृतिक क्लीनर की तुलना में बहुत कम सांद्रता पर काम करते हैं, जो उन्हें संभावित रूप से अधिक कुशल बनाता है।
अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि ये नवनिर्म découvert (खोजे गए) पदार्थ दवा-प्रतिरोधी संक्रमणों के खिलाफ लड़ाई में एक आशाजनक मार्ग प्रदान करते हैं। कुछ बैक्टीरिया द्वारा झिल्ली को नष्ट करने वाले एजेंटों को उत्पन्न करने की प्राकृतिक क्षमता का उपयोग करके, वैज्ञानिक प्रतिरोध को दरकिनार करने का एक नया तरीका ढूंढ सकते हैं जिसने पुरानी दवाओं को विफल कर दिया है। नष्ट हुए बैक्टीरिया की छवियां उस शारीरिक बल का एक कठोर प्रमाण प्रस्तुत करती हैं जो ये एजेंट संचालित करते हैं। हालांकि इन निष्कर्षों को क्लिनिक तक लाने के लिए और अधिक कार्य की आवश्यकता है, यह शोध प्रदर्शित करता है कि प्रकृति के पास अभी भी शक्तिशाली उपकरण हैं जिनका उपयोग मानव स्वास्थ्य की रक्षा के लिए किया जा सकता है। LPA2 और LPA3 की दुनिया के कुछ सबसे खतरनाक बैक्टीरिया के बचाव को शारीरिक रूप से विघटित करने की क्षमता यह सुझाव देती है कि अगली पीढ़ी की दवाएं एक रासायनिक कुंजी के बजाय विलेयता (dissolution) की एक प्राकृतिक शक्ति के रूप में दिख सकती हैं।
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